三、实验探究题(共2小题,计24分)
16. 核心素养 科学探究「2025山东济南期末，★☆」(14分)某实验小组正在用天平和量筒测量盐水的密度。

(1)小鲁将天平放在水平桌面上,如图甲所示,调节平衡螺母,直至天平水平平衡,请指出他操作的疏忽之处是。
(2)改正后,天平重新调节平衡,按照下列步骤开始操作:
①用量筒量取40 mL盐水;
②测量空烧杯的质量,按正确顺序添加砝码,当往右盘放入最小砝码后指针指向如图乙所示,接下来的操作应是,最后测得空烧杯的质量为18 g;
③将量筒中的盐水全部倒入烧杯中,测出烧杯和盐水的总质量如图丙所示,盐水的质量为g,则盐水的密度为kg/m³。
(3)小鲁发现实验中有少许盐水残留在的侧壁上,这会使测出的盐水密度(选填“偏大”或“偏小”)。
(4)为了减少盐水挂壁引起的测量误差,小鲁进一步优化了实验方案。同学小昊还建议进行多次实验,用测量的密度值计算,能够减小误差。

16.答案 (1)游码没有移到标尺左端的零刻度线处
(2)②取下最小砝码,向右调节游码,直到天平平衡
③44 1.1×10³ (3)量筒 偏小 (4)平均值
解析 (1)使用天平时,应将天平放在水平桌面上,将游码移至标尺左端的零刻度线处,再调节平衡螺母,直到天水平平衡,由甲图可知,小鲁没有将游码移至标尺左端的零刻度线处。(2)②测量空烧杯的质量时,往右盘放入最小砝码后,指针右偏,说明右盘重,接下来应取下最小砝码,向右调节游码,直到天平水平平衡;③图丙中烧杯和盐水的总质量m总=50 g+10 g+2 g=62 g;盐水的质量m=m总-m烧杯=62 g-18 g=44 g,盐水的密度ρ=m/V=44 g/40 cm³=1.1 g/cm³=1.1×10³ kg/m³。(3)将量筒中的盐水倒入烧杯中时,量筒侧壁会残留液体,使得测量的盐水的质量偏小,由ρ=m/V知测出的密度偏小。(4)为了减小误差,需在优化实验方案后进行多次实验,用测量结果的平均值作为密度值。

【分析】
本题是测量盐水密度的实验题，解题思路如下：
1. 天平调节平衡前，需先将游码移至标尺左端零刻度线处，再调节平衡螺母，据此判断第一问的操作疏忽；
2. 天平称量时，添加最小砝码后指针偏右，说明砝码质量偏大，应取下最小砝码并向右调节游码使天平平衡；
3. 计算烧杯和盐水总质量（砝码质量+游码刻度值），盐水质量为总质量减空烧杯质量，再根据密度公式ρ=m/V计算盐水密度；
4. 分析盐水残留位置对质量测量的影响，结合密度公式判断密度误差；
5. 多次实验取平均值可减小测量误差。
【解析】
(1) 使用天平调节平衡时，应先将天平放在水平桌面，再将游码移至标尺左端零刻度线处，最后调平衡螺母。由图甲可知，小鲁操作的疏忽是游码没有移到标尺左端的零刻度线处。
(2) ②测量空烧杯质量时，添加最小砝码后指针偏右（右盘砝码质量偏大），接下来应取下最小砝码，向右调节游码，直到天平平衡；
③由图丙得，烧杯和盐水总质量m总=50g+10g+2g=62g，空烧杯质量为18g，故盐水质量m=62g-18g=44g；盐水体积V=40mL=40cm³，根据ρ=m/V，盐水密度ρ=44g/40cm³=1.1g/cm³=1.1×10³kg/m³。
(3) 量筒中的盐水倒入烧杯时，会残留在量筒侧壁，导致测得的盐水质量偏小，根据ρ=m/V，体积测量准确，质量偏小，故测出的盐水密度偏小。
(4) 多次实验时，用测量的密度值计算平均值，可减小误差。
【答案】
(1) 游码没有移到标尺左端的零刻度线处
(2) ②取下最小砝码，向右调节游码，直到天平平衡；③44；1.1×10³
(3) 量筒；偏小
(4) 平均值
【知识点】
天平的使用、密度的测量、误差分析
【点评】
本题围绕测量盐水密度的实验展开，考查天平操作、密度计算及误差分析，是初中力学基础实验题，需掌握天平使用规则、密度公式应用，理解实验操作对测量结果的影响。
【难度系数】
0.6

17. 实验 考法 创新实验 「2025 四川自贡中考，★★☆」(10 分)航空航天科研团队成功研制出新型铌合金材料。
(1)某校研究小组获得一小块此材料，设计以下探究方案测量其密度：

如图甲，将铌合金材料切割成正方体形状，用刻度尺测出边长是cm；如图乙，用天平称量其质量是g，根据数据计算出密度是$8.6×10^3\ \mathrm{kg/m}^3$。
(2)小敏发现铌合金块形状不规则，怀疑体积测量不准确，于是设计了新方案：
①如图丙，在水平放置的电子秤上放一装有适量水的容器，记下此时水的质量；
②如图丁，将铌合金块轻放入水中，待水位稳定后，做好标记 B，记下此时水和铌合金块的总质量；
③如图戊，取出铌合金块，在容器内注入水，直到水位达到处，记下此时水的质量，则铌合金块的体积是$\mathrm{cm}^3$($\rho_{\mathrm{水}}=1.0×10^3\ \mathrm{kg/m}^3$)；
④算出铌合金块的密度是$\mathrm{kg/m}^3$(保留小数点后一位)。

17.答案 (1)2.00 68.8 (2)③标记B 7.8 ④8.8×10³
解析 (1)由图甲可知刻度尺的分度值为0.1 cm,铌合金块的边长为L=2.00 cm;由图乙可知,铌合金块的质量为m=50 g+10 g+5 g+3.8 g=68.8 g;(2)③图戊中,取出铌合金块,在容器内注入水,直到水位达到标记B处,则加入水的质量为m水=307.80 g-300.00 g=7.80 g;铌合金块浸没,则铌合金块的体积与排开水的体积相等,等于注入水的体积,即V=V水=m水/ρ水=7.8 g/1.0 g/cm³=7.8 cm³;④铌合金块的密度为ρ=m/V=68.8 g/7.8 cm³≈8.8 g/cm³=8.8×10³ kg/m³。
方法归纳 容器的容积是一个定值,如果用同一容器装满两种不同的液体(或在容器壁上标记位置,使两种不同液体的液面均到达标记位置),两种液体的体积相等,可利用m₁/ρ₁ = m₂/ρ₂的思路求质量或密度。

【分析】
本题围绕密度测量展开，分为规则物体和不规则物体的密度测量两部分。
1. 测量规则正方体边长：需明确刻度尺分度值，读数时估读到分度值下一位，结合甲图刻度读取边长。
2. 测量规则物体质量：天平总质量为砝码质量加游码对应刻度值，根据乙图砝码和游码示数计算质量。
3. 测量不规则物体体积：采用等效替代法，将合金块放入水中标记水位，取出后加水至同一标记，加入水的体积等于合金块体积，通过水的质量和密度计算体积。
4. 计算密度：利用密度公式ρ=m/V，结合合金块质量和体积计算密度。
【解析】
(1) 刻度尺的分度值为0.1cm，由图甲可知，铌合金块左端对齐0刻度线，右端对齐2.00cm处，故边长为2.00cm；天平读数为砝码质量与游码示数之和，图乙中砝码总质量为50g+10g+5g=65g，游码示数为3.8g，因此铌合金块的质量m=65g+3.8g=68.8g。
(2) ③ 取出铌合金块后，需向容器内注入水直到水位达到标记B处，此时加入水的体积等于铌合金块的体积。加入水的质量m水=307.80g-300.00g=7.80g，根据ρ=m/V，加入水的体积V水=m水/ρ水=7.80g/(1.0g/cm³)=7.8cm³，即铌合金块体积为7.8cm³。
④ 根据密度公式，铌合金块的密度ρ=m/V=68.8g/7.8cm³≈8.8g/cm³=8.8×10³kg/m³。
【答案】
(1)2.00；68.8 (2)③标记B；7.8 ④8.8×10³
【知识点】
密度的测量；天平的使用；刻度尺的读数
【点评】
本题为创新型密度测量实验，结合刻度尺、天平读数，利用等效替代法解决不规则物体体积测量问题，考查密度公式应用与实验方法理解，难度适中。
【难度系数】
0.6